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Modelo de equilíbrio térmico

Temperatura de equilíbrio de um corpo cilíndrico suspenso. O modelo calcula o balanço entre radiação solar, convecção e infravermelho.

EQUILÍBRIO TÉRMICO

Temperatura do corpo

—°C

Artigo
Corpo cilíndrico suspenso sob o solArraste o corpo para alterar a inclinação. As partículas ilustram os fluxos de calor no equilíbrio, sem simular o tempo de aquecimento. Arraste para girar; use as setas do teclado para ajustar a inclinação.
Sol absorvidoConvecçãoIV líquido
Cor do corpo03060 °C

Corpo suspenso na teia · Sol a pino

As partículas representam trocas de calor. O cálculo é de estado estacionário.

Gráficos e balanço de energia
Área ao sol—
Convecção h—

O balanço de energia

Fluxos no equilíbrio · mW

No equilíbrio, a soma dos fluxos é zero. Valores positivos entram no corpo; negativos saem. O infravermelho é o saldo entre radiação recebida e emitida.

Efeito da inclinação

Apenas a inclinação varia; corpo e ambiente permanecem iguais. Toque no gráfico para escolher uma postura.

Cenário atual

Temperatura por forma e inclinação

Mesmo volume

Cada célula é um corpo com o volume atual, outra razão D/H e uma inclinação. Toque para aplicar a combinação.

Mais alongado: D/H → 0   ·   Mais compacto: D/H → 1

Use o mapa ou os controles para explorar.

Dados do cenário e dos gráficos

Equações e pressupostos

Baseado no modelo térmico de Ferreira-Sousa et al. (2021), Biology Letters.

Ler o suplemento do modelo ↗
Wsol + Wconv + WIV = 0
Equações e unidades

A = 2πr² + 2πrH; V = πr²H; L = V1/3.

Ae = 2rH cos θ + πr² sen θ, com θ medido acima da horizontal (0–90°).

Wsol = Ae I p
Wconv = h A (Ta − Ts)

Ondas longas · opção Artigo: WIV = A εₐ εₛ σ (Ta⁴ − Ts⁴).

Ondas longas · opção Céu + entorno:
Wemitida = A σ εₛ Ts⁴
Wrecebida = σ εₛ (Asky εsky + Aams εamb) Ta⁴
WIV = Wrecebida − Wemitida.

A é a superfície corporal total; Asky = Aams = A/2. εₛ é a emissividade da aranha; εsky é a emissividade da atmosfera, ajustável; εamb = 0,95 é a emissividade fixa do entorno. A radiação recebida usa Ta nos dois hemisférios e inclui σ em ambos os termos.

Artigo: h = (0,52 k/L) (vL/ν)0,50; k = 0,0256 W/(m·K), ν = 15,2 × 10⁻⁶ m²/s. Temperaturas nas equações em kelvin; σ = 5,67 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴). Vento mínimo de 0,1 m/s no modo Artigo.

Pressupostos

Corpo isotérmico, cilíndrico e suspenso, em estado estacionário. Condução, metabolismo e evaporação são desprezados. Na opção Artigo, o infravermelho segue a equação (3), incluindo εₐ nos dois termos. A opção Céu + entorno é uma variação adicional: a divisão de áreas é fixa em 50% para cada hemisfério, independentemente da postura; ambos usam a temperatura do ar. Essa variação pode prever temperaturas abaixo da temperatura do ar. A sombra parcial usa 300 W/m² de radiação direcional, conforme o suplemento; não é ausência de radiação.

Os mapas exploram formas teóricas e não representam espécies medidas.